原理
根據(jù)熱輻射的斯忒藩-玻耳茲曼定律制成的高溫計(jì)。這個(gè)定律指出:黑體的輻射出射度(輻射通量密度)M 與其絕對(duì)溫度T的四次方成正比,即
M =σT
式中斯忒藩常數(shù)σ=5.67032×10-8 W·m·K。輻射高溫計(jì)將被測(cè)物體一定面積上和一定立體角內(nèi)的輻射能量收集到接受器中,接受器的溫升將穩(wěn)定于一定數(shù)值。因溫升值事先已用黑體溫度進(jìn)行分度,由接受器的溫升可直接讀出相對(duì)應(yīng)黑體的溫度Tp。對(duì)于待測(cè)的非黑體溫度求法如下:引入物體的光譜發(fā)射率 式中M o和M 分別為物體和黑體在同一溫度下的輻射通量密度。由以上兩式推得待測(cè)物體的溫度為, 式中Tp為輻射高溫計(jì)的讀數(shù)值,光譜發(fā)射率ε可查閱有關(guān)手冊(cè)或按需要自行測(cè)定。表中列出幾種材料在不同溫度下的光譜發(fā)射率。
輻射高溫計(jì)有折射式和反射式兩種。折射式輻射高溫計(jì)的原理如圖3a所示,接受器通常用熱電堆組成,熱端收集輻射能,冷端為室溫。測(cè)量時(shí)通過(guò)目鏡瞄準(zhǔn)待測(cè)的物體,使物體的像正好落在接受器的“+”形鉑片上。電表指示出接受器的溫升,通常的分度標(biāo)示為黑體輻射溫度值Tp。這種高溫計(jì)的主要缺點(diǎn)是:因物鏡聚焦時(shí)有色差, 只能使一部分輻射能聚焦到接受器上而引起誤差。
反射式高溫計(jì)是利用凹面鏡將輻射能量聚焦到接受器上而進(jìn)行測(cè)量的。結(jié)構(gòu)與折射式高溫計(jì)大致相同。這種高溫計(jì)雖然避免了透鏡存在色差所引起的誤差,但因空腔敞開(kāi),灰塵容易進(jìn)入腔內(nèi)而需要更好地維護(hù)。
應(yīng)用
輻射高溫計(jì)的測(cè)溫范圍及性能與光學(xué)高溫計(jì)的相同。輻射高溫計(jì)的測(cè)量誤差主要來(lái)源于:①中間媒質(zhì)(如大氣等)的選擇吸收作用,使達(dá)到接受器的輻射能量中紅外部分損失較多;②沒(méi)有按規(guī)定的熱源到高溫計(jì)的距離進(jìn)行測(cè)量(通常每種輻射高溫計(jì)對(duì)于被觀(guān)測(cè)面面積的直徑與高溫計(jì)透鏡間的距離都規(guī)定了比值);③各種高溫計(jì)中接受器的選擇吸收特性不同,致使光譜發(fā)射率偏離選取值;④熱電堆冷熱端溫度的改變、儀表的誤差等。